ist angetreten, gegen die untere Naturschutzbehörde auf einem öden Lagerplatz am Bahndamm im Landschaftsschutzgebiet eine Fotovoltaikanlage durchzuboxen. Es gibt noch mutige Bürgermeister.

Der aus unserem Blog zur Genüge bekannte, immer aufmerksame und kritische AVIATOR hat der Gemeinde einen Brief bezüglich ihres Windkraft-Internet-Auftritts geschrieben, den wir hier wiedergeben, ohne dessen Wahrheitsgehalt in jeder Formulierung überprüfen zu können. Michael Stock schreibt:

"Sehr geehrte Damen und Herren,

kürzlich wurde ich von interessierten Lesern um einige Erklärungen bezüglich einer Seite des Internetauftritts unserer Gemeinde ("Windenergie in Berg") gebeten.

Wie ich daraufhin mit Erstaunen festgestellt habe, beglückt die Gemeinde die Bürger dort mit einer Abhandlung zur Theorie der Strömungsmaschinen ( https://gemeinde-berg.de/index.php?id=1795,147 ). Nachdem ich mir das aufmerksam durchgelesen habe, gestatten Sie mir bitte ein paar Anmerkungen dazu.

Die Anwendung der Formel zur Errechnung der Leistungsabgabe der idealen (verlustfreien) Strömungsmaschine, wie Sie es dort tun, ist nicht per se falsch. Allerdings ist dabei zu berücksichtigen, daß der Leistungsbeiwert Cp nicht wie von ihnen angegeben eine Konstante, sondern abhängig von der Eintrittsgeschwindigkeit des antreibenden Mediums ist (siehe auch https://www.windenergie-im-binnenland.de/img-o/Cp-Kurven.png).

Zudem treten bei der Leistungsumsetzung weitere Verluste auf, die u.a. abhängig von Rotordrehzahl und Rotorblattform sind (Stichwort: Aerodynamische Verluste). Ferner spielen Reibungsverluste sowie die Anstellwinkelregelung des Rotors eine entscheidende Rolle.

Nebenbei bemerkt ist auch die Luftdichte mitnichten eine Konstante ("1,14 kg/m3"), sondern gemäß den Gesetzmäßigkeiten der Atmosphärenphysik abhängig von der Höhe über Meeresspiegel und der Lufttemperatur. Dieser Einfluß ist für Ihre Betrachtungen allerdings eher vernachlässigbar.

Bei der Errechnung Ihrer Beispiele setzen Sie dann den Leistungsbeiwert Cp der Strömungsmaschine (Windkraftanlage) für zwei sehr unterschiedliche Eintrittsgeschwindigkeiten gleich (wobei eine davon unterhalb der Auslegungsgeschwindigkeit liegt), was zwangsläufig zu falschen Ergebnissen führen muß. Zudem legen Sie die Verhältnisse einer Wasserkraftmaschine zugrunde (konstante Strömung in Höhe von 100% der Nenngeschwindigkeit), was für Windkraftanlagen aber nicht einmal annähernd zutrifft. Dies können Sie unter Verwendung von Zahlen Ihrer eigenen Website ( https://gemeinde-berg.de/index.php?id=1806,157 ) selbst feststellen: Die installierte Leistung aller deutschen Windkraftanlagen würde bei einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit über ein Jahr 27980 * 10^6 W * 8760 h = 245,1 * 10^12 Wh elektrische Arbeit ergeben, tatsächlich wurden aber nur 44,3 * 10^12 Wh ins Netz eingespeist. Die tatsächlich von Windkraftanlagen in Deutschland erzeugte Leistung beträgt im Mittel also nur 18% der Nennleistung, und nicht etwa 100%. Dadurch wird deutlich, daß die von Ihnen richtigerweise beschriebene Leistungzunahme der Strömungsmaschine mit der dritten Potenz der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums eben vor allem umgekehrt gilt: Wenn Sie die Nennleistung ansetzen, bedeutet eine Halbierung der Strömungsgeschwindigkeit ein Absinken der Leistung auf 1/8 ebendieser Nennleistung. Wie das in der Praxis aussieht, können Sie sich hier anschauen: https://www.wilfriedheck.de/WindleistungJuli2012.png .

Die von Ihnen abgegebenen Zahlen als "praxisorientierte Werte" zu bezeichnen, ist vor diesem Hintergrund mehr als fragwürdig. Es ist zudem zu hoffen, daß Sie die Ertragsberechnungen nicht (wie geschrieben) auf der Basis der Formel zur Errechnung zur Leistungsabgabe der verlustfreien Strömungsmaschine durchführen, da dies nur schiefgehen kann. Eine solche Ertragsberechnung können Sie mit hinreichender Genauigkeit nur auf der Basis der von den Windkraftanlagenbauern ermittelten Leistungskennlinien machen, da diese nicht nur den theoretischen Leistungsbeiwert, sondern auch die Besonderheiten der betreffenden Anlage abbilden. Beispiele dafür finden Sie hier: https://www.windenergie-im-binnenland.de/powercurve.html (nach unten scrollen).

Vielleicht sollten Sie die Veröffentlichungen auf der Website der Gemeinde Berg nochmal überdenken. Falsche Darstellungen dieser Art gibt es zum Thema Windkraft schon zur Genüge."

Hallo,
da mein Vorschreiber einen Link auf meine Website https://www.Windenergie-im-Binnenland.de gesetzt hat bin ich auf diesen Beitrag gestossen und möchte jetzt auch gerne meinen Senf dazugeben (aber bloss keinen bayerisch-süssen!). Da meine Webseite sowiso schon von den lokalen Windenergie-Gegnern zitiert wird, passt mein Beitrag hier gut rein!

Die angegebene Formel zur Leistungsberechnung ist (fast) komplett in Ordnung! Da von einer konstanten Windgeschwindigkeit ausgegangen wird, ist cp auch konstant! Natürlich ist das eine sehr vereinfachende Sicht des Windes, da ja Jeder weiss, das der Wind nicht konstant weht, sondern nach einer Häufigkeitsfunktion beschrieben werden muss (Weibul, oder Raileigh). Die Macher der Webseite hättet vielleicht angeben müssen, das diese Formel nur den (Brutto)-Rotorenergieertrag ermittelt und die Verluste noch nicht erfasst sind. Dazu fehlt der Formel das eta (Formelzeichen für Wirkungsgrad). Aber eine entscheidende Rolle, wie mein Vorschreiber sie nennt, spielen die Verluste nicht.
Dazu mal einen kleinen Textauszug:"
...Im Bereich der Windenergienutzung ist es nicht unbedingt ein vordringliches Ziel, einen hohen technischen Wirkungsgrad zu erreichen. Was im Endeffekt zählt, sind die Kosten pro Kilowattstunde Energie in den nächsten 20 Jahren gering zu halten. Da der "Treibstoff" gratis ist, brauchen wir auch nicht damit zu sparen. Das bedeutet, daß die optimale Anlage nicht notwendigerweise die mit der höchsten Energieabgabe im Jahr ist. Andererseits kostet jeder Quadratmeter Rotorfläche Geld, sodaß es natürlich wichtig ist, dem Wind soviel Energie wie möglich zu entziehen - solange die Kosten pro Kilowattstunde niedrig gehalten werden können. (Textauszug aus der Website Danish Wind Industry Association) ".

Nun zur Luftdichte: die angegebene Luftdichte von 1,14 kg/m³ ist die richtige Luftdichte VOR ORT (der Windparkstandort liegt irgendwo jenseits 680m üNN).
Das haben die guten Leute von der Gemeinde Berg halt vergessen dazuzuschreiben ;-) Immerhin beträgt die Luftdichte noch 93,4% der Standardluftdichte auf Meereshöhe von 1,225 kg/m³. Aber eine dünnere Luft bedeutet auch weniger Belastungen auf die Rotorblätter und den Antriebsstrang, was diese mit längerer Lebensdauer belohnen.

Die Befürchtungen meines Vorschreibers, dass die angegebenen Ertragsdaten nicht stimmen (Windenergie in Berg auf einen Blick: https://gemeinde-berg.de/index.php?id=1789,140) kann ich zerstreuen. Die Angaben haben alle Hand und Fuss und die Erträge liegen durchaus im realistischen Bereich.

Was passiert hier eigendlich? Eine Gemeinde erkennt, dass Veränderungen in der Energieversorgung dringend notwendig sind und beginnt zu handeln. Sie erkennen sogar, dass es nötig ist die Bürger über die Auswirkungen der technische Windenergienutzung aufzuklären. Dass dabei Fehler passieren ist doch vollkommen normal - während die Gemeinde Berg Fehler macht und daraus lernt und besser wird - schlafen andere Gemeinden und verlassen sich auf München oder Berlin oder Aloisius.

Stefan Kopp Dipl.-Ing.(FH)
Elektrotechnik/Energietechnik
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https://www.Windenergie-im-Binnenland.de
Potentialanalysen & Site-Assesments

Hallo Herr Kopp,

auf Ihrer Website stellen Sie die Zusammenhänge durchaus richtig dar. Insofern bin ich etwas erstaunt über Ihre Verteidigungsschrift.

In die Formel zur Leistungsberechnung wird bei den Beispielrechnungen für zwei völlig unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten (6 m/s und 12 m/s) der gleiche Cp von 0,45 eingesetzt. Das ist definitiv falsch, und je nach Anlagentyp nicht vernachlässigbar. Zudem fehlt, wie Sie richtig anmerken, der strömungsgeschwindigkeitsabhängige Anlagenwirkungsgrad (eta), und damit werden die beiden Ergebnisse endgültig nicht mehr vergleichbar. Genau aus diesem Grund hatte ich den Autoren der Berger Website empfohlen, die von Ihnen veröffentlichten Leistungskennlinien zu verwenden, dann kommt auch was Brauchbares raus.

Was Ihren Textauszug betrifft, so ist das grundsätzlich richtig. Hier im Fünfseenland haben wir aber das Problem, daß alle verfügbaren Meßwerte über mehrere Jahre darauf hindeuten, daß die Windgeschwindigkeit im arithmetischen Mittel den Wert von 4 m/s in Nabenhöhe nicht wesentlich übersteigt. Damit wird der Wirkungsgrad der Anlage entscheidend, sonst ist die Pleite des gesamten Vorhabens selbst unter Berücksichtigung des vom Stromverbraucher unfreiwillig hochsubventionierten Betriebs sicher.

Daß die Luftdichte für die Betrachtung keine entscheidende Rolle spielt, hatte ich geschrieben. Allerdings ist die Luftdichte auch in 680m Höhe nicht einfach konstant, sondern (wie Sie natürlich wissen) jederzeit abhängig vom aktuellen Umgebungsluftdruck und der aktuellen Temperatur. Wenn man aber die Leistungsabgabe einer Strömungsmaschine mit zwei Nachkommastellen berechnet, sollte man die variable Dichte des Strömungsmediums nicht einfach vernachlässigen. Auch bei uns hat es im Sommer mal 35 Grad und wenig Wind.

Daß die Strömungsmechanikexperten der Gemeinde Berg dann schließlich auch noch für die Beispielrechnungen von realen Windkraftanlagen konstante Strömungsgeschwindigkeiten von 50% und 100% ansetzen und dies als "praxisorientierte Werte" verkaufen, muß auch Ihnen beim Lesen Schmerzen bereiten.

Die angegebenen Ertragsdaten auf der anderen Unterseite hatte ich übrigens gar nicht kommentiert. Diese korrelieren allerdings nicht einmal entfernt mit dem, was die betrachtete Berechnungsmethodik vorgibt. Wenn die Gemeinde bei der Ermittlung von Ertragsdaten nach der dargestellten Methode vorgeht (wie angekündigt), können keine sinnvollen Ergebnisse rauskommen.

Ich bin per se weder für noch gegen Windkraft. Ich lege aber großen Wert darauf, daß die betroffenen Bürger korrekt informiert und nicht mit Propagandaschriften hinters Licht geführt werden. Lesungen aus dem Buch der 1001 Energiewendemärchen gibt es bereits zur Genüge.

Mit freundlichen Grüßen,

Michael Stock